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Projekte und Forschungsvorhaben


  • Geomorphologische und Hydrologische Implikationen von Permafrostdegradation (GeoHype)
    Projektleitung
    Blöthe J, Kraushaar S
    Laufzeit
    01.06.2018 bis 01.06.2020
    Beschreibung
    Die Hochgebirge der Erde sind gegenüber aktuellen klimatischen Veränderungen besonders sensitiv. Mit dem fortschreitenden Rückgang der Alpengletscher gewinnen andere Wasserspeicher zukünftig an Bedeutung, so auch der alpine Permafrost. Projektionen gehen davon aus, dass das Speichervolumen des alpinen Permafrostes im Laufe des 21. Jahrhunderts das Eisvolumen der Gletscher übersteigen wird. Dabei ist es weitgehend unbekannt, wie viel Eis tatsächlich im alpinen Permafrost gespeichert ist und wie sehr die steigenden Temperaturen heute schon zum Schmelzen des Permafrosts beitragen. Das Ziel dieses Forschungsprojektes ist es daher, den Anteil des sommerlichen Abflusses in einem kleinen Einzugsgebiet in den Alpen zu quantifizieren, der durch Permafrostschmelze beigetragen wird. Um dieses Ziel zu erreichen kombinieren wir Geoelektrische Widerstandsmessungen auf dem Kaiserbergblockgletscher in den Ötztaler Alpen mit einer Isotopenanalyse und Messungen von zwei hydrologischen Stationen im Einzugsgebiet.
    Finanzierung
    Dr. Hohmann Förderung der Gesellschaft für Erdkunde zu Köln; Hanna Bremer Stiftung
    Publikationen
    Originalarbeiten in wissenschaftlichen Fachzeitschriften
  • Suspensionsfracht in Deutschen Wasserstraßen
    Projektleitung
    Hoffmann Th, Blöthe J
    Laufzeit
    seit 01.10.2017 (unbegrenzt)
    Beschreibung
    In Suspension transportierte Partikel dominieren den Sedimentfluss der größten Flusssysteme der Erde und stellen gleichzeitig ein wichtiges Transportmedium für Kontaminanten dar. Im Zuge der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie, die auf eine guten ökologischen und chemischen Zustand der Gewässer abzielt, kommt dem Verständnis der Dynamik von Suspensionsfracht somit eine entscheidende Bedeutung zu. Dabei sind die Quellen und Senken von Suspensionsfracht raum-zeitlich sehr variabel, was zu großen saisonalen und regionalen Unterschieden in der Schwebfracht führt. In diesem Projekt möchten wir das Zusammenspiel von Sedimentquellen, den Transportmechanismen und der Ablagerung von Schwebfracht in großen Flüssen der Deutschen Mittelgebirgs- und Tieflandsregionen genauer untersuchen. In einer ersten Studie untersuchen wir den Einfluss von organischen Schwebstoffen auf die Gesamtkonzentration und zeigen, wie sprunghafte Änderungen in der Skalierung von Suspensionsfracht und Abfluss mit dem organischen Schwebstoffanteil zusammenhängen.
    Ansprechpartner
    Hoffmann Th
    Publikationen
    Originalarbeiten in wissenschaftlichen Fachzeitschriften
    • Hoffmann T O, Baulig Y, Fischer H, Blöthe J H: Scale-breaks of suspended sediment rating in large rivers in Germany induced by organic matter Earth Surface Dynamics, 2020: https://doi.org/10.5194/esurf-2020-3
  • Entstehungsgeschichte „übergroßer“ Fächersysteme im Oberen Rhonetal (Schweiz)
    Projektleitung
    Schrott L, Blöthe J
    Laufzeit
    01.08.2016 bis 01.08.2018
    Beschreibung
    Im Oberen Rhonetal in den Schweizer Alpen liegen drei „übergroße“ Fächersysteme (Größe ~1 km2), die aus relativ kleinen Einzugsgebieten (Größe ~1 km2) gespeist werden in enger Nachbarschaft. Es ist weitestgehend ungeklärt, ob diese „übergroßen“ Fächersysteme, sogenannte outsize-fans, deren Fächeroberfläche im Verhältnis zum Einzugsgebiet sehr groß ist, durch eine große Zahl kleinerer Ereignisse oder durch katastrophale Prozesse großer Magnitude geformt werden. Im Oberen Rhonetal gehen wir in diesem Projekt mit verschiedenen Methoden der Entstehungsgeschichte dieser Fächer auf den Grund. Mittels geophysikalischer Messungen versuchen wir die interne Struktur der Ablagerungen zu „durchleuchten“, zudem nutzen wir hochauflösende digitale Geländemodelle, um die Morphologie der Fächer und der Einzugsgebiete zu analysieren. Des Weiteren nutzen wir Altersdatierung mittels der Häufigkeit von in-situ produzierten kosmogenen Radionukliden, um die Oberfläche der heute inaktiven Fächersysteme zu datieren. Gerade in den europäischen Alpen, in denen die Talflanken sich noch immer an die postglazialen Bedingungen anpassen, tragen unsere Ergebnisse zum Prozessverständnis alpiner Naturgefahren bei
  • Regionale Verteilung, Eisgehalt und hydrologische Signifikanz von Blockgletschern in den zentralen Anden Argentiniens
    Projektleitung
    Schrott L, Blöthe J
    Laufzeit
    01.01.2015 bis 01.01.2019
    Beschreibung
    Blockgletscher sind die prägende periglaziale Landform in den Zentralanden. Im Permafrostkörper und in den saisonal gefrorenen Auftauschichten speichern Blockgletscher potentiell große Wasssermengen. Im Gegensatz zu Eisgletschern ist bisher ungeklärt, wie die Veränderungen dieser Wasserspeicher die Hydrologie der Einzugsgebiete beeinflussen. Die große flächenhafte Verbreitung von Blockgletschern in den semiariden Anden, hat eine kontroverse wissenschaftliche Debatte über die hydrologische Bedeutung von Blockgletschern ausgelöst. Daher sind lokale Studien über die Wasserspeicherkapazität von Blockgletschern dringend notwendig. Die Anden von Argentinien zwischen 30 und 33°S sind in besonderer Weise geeignet, diese Forschungslücke zu bearbeiten, da erstens das Untersuchungsgebiet wahrscheinlich die höchste Blockgletscherkonzentration der Welt aufweist, zweitens die regionale Landwirtschaft unmittelbar vom Schmelzwasser abhängig ist, und drittens die Untersuchungsgebiete mit den Blockgletschern „Morenas Coloradas“ und „Dos Lenguas“ gut zugänglich sind und Gegenstand vorheriger Permafrostforschung waren. Die Hauptziele des Forschungsprojektes sind: (i) die klimatischen, topographischen und lithologischen Kontrollfaktoren der räumlichen Verbreitung von Blockgletschern in den Anden Argentiniens zwischen 30 und 33 °S zu ermitteln; (ii) das in den Sedimenten der Auftauschicht saisonal gespeicherte und freigesetzte Wasseräquivalent zu quantifizieren; und (iii) die Wasserspeicherkapazität von Blockgletscher-Permafrost im gesamten Untersuchungsgebiet quantitativ abzuschätzen und zu bewerten. Hierzu werden wir geophysikalische Feldmethoden (Geoelektrik, Refraktionsseismik, Georadar) in Kombination mit dem Vier-Phasen-Modell anwenden, um den Eisgehalt der Auftauschicht und der Permafrostkörper in den Blockgletschern „Morenas Coloradas“ und „Dos Lenguas“ zu bestimmen. Ergänzt werden diese Vorhaben durch Aufnahmen zu Sedimenteigenschaften, thermisches oberflächennahes Temperaturmonitoring und geomorphologische Kartierungen. Zudem wird mittels Fernerkundung ein regionales Blockgletscherinventar erstellt und geostatistisch analysiert. Die Verknüpfung des Inventars mit empirischen Geländedaten dient zur Abschätzung der gesamten Wasserspeicherkapazitäten von Blockgletschern. Diese Studie wird quantitative Aussagen zur hydrologischen Signifikanz von andinen Blockgletschern ermöglichen.
    Finanzierung
    Deutsche Forschungsgemeinschaft
    Publikationen
    Originalarbeiten in wissenschaftlichen Fachzeitschriften
    • Halla C, Blöthe J H, Trombotto D, Schrott L: Permafrost in Argentiniens Anden - eine bedeutende hydrologische Ressource Geographische Rundschau, 2018; 70: 36-40